(57)【要約】【課題】プロセスチューブ内の温度を確実に制御して均熱領域の温度を大きく超える部分が生じるのを防止することが可能な熱処理装置を低コストに提供する。【解決手段】５点型熱電対のプロファイル熱電対１７を用い、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対１７ｂ，１７ｄ，１７ｃで検出すると共に、各領域Ｅａ，Ｅｃの温度を各熱電対１７ａ，１７ｅで検出する。温度制御装置２０は、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃ毎に個別の温度制御を行い、プロファイル熱電対１７を構成する各熱電対１７ａ〜１７ｅの温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正することにより、炉奥１１ａおよび炉口１１ｂの熱損失をカバーした上で、各領域Ｅａ，Ｅｃの温度が均熱領域Ｅｂの温度を超えないように、プロセスチューブ１１内の温度を最適に制御する。【選択図】  図１
2006245202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
前記プロセスチューブは、閉鎖された閉鎖端部と、開放された開放端部とを有し、
前記閉鎖端部には、前記プロセスチューブ内にガスを導入するガス導入管が接続され、
前記開放端部には、前記プロセスチューブ内のガスを排気するための排出口が開口されると共に、当該開放端部を閉鎖するための閉鎖蓋が被着され、
前記プロセスチューブ内には、一定温度に制御される均熱領域と、その均熱領域から前記閉鎖端部までの第１領域と、その均熱領域から前記開放端部までの第２領域とが設定され、
前記プロセスチューブの外周壁面を加熱するヒーターと、
前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出するための第１温度検出手段と、
前記プロセスチューブ内の温度を検出するための第２温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて前記ヒーターの温度制御を行い、前記第２温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する温度制御手段と
を備え、
前記第２温度検出手段は、
前記第１領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第１検知部と、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第２検知部と、
前記均熱領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第３検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第４検知部と、
前記第２領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第５検知部と
を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
前記プロセスチューブは、閉鎖された閉鎖端部と、開放された開放端部とを有し、
前記閉鎖端部には、前記プロセスチューブ内にガスを導入するガス導入管が接続され、
前記開放端部には、前記プロセスチューブ内のガスを排気するための排出口が開口されると共に、当該開放端部を閉鎖するための閉鎖蓋が被着され、
前記プロセスチューブ内には、一定温度に制御される均熱領域と、その均熱領域から前記閉鎖端部までの第１領域と、その均熱領域から前記開放端部までの第２領域とが設定され、
前記プロセスチューブの外周壁面を加熱するヒーターと、
前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出するための第１温度検出手段と、
前記プロセスチューブ内の温度を検出するための第２温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて前記ヒーターの温度制御を行い、前記第２温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する温度制御手段と
を備え、
前記第２温度検出手段は、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分から第１所定距離だけ前記均熱領域の内側に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第１検知部と、
前記均熱領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第２検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分から第２所定距離だけ前記均熱領域の内側に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第３検知部と
を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
前記プロセスチューブは、閉鎖された閉鎖端部と、開放された開放端部とを有し、
前記閉鎖端部には、前記プロセスチューブ内にガスを導入するガス導入管が接続され、
前記開放端部には、前記プロセスチューブ内のガスを排気するための排出口が開口されると共に、当該開放端部を閉鎖するための閉鎖蓋が被着され、
前記プロセスチューブ内には、一定温度に制御される均熱領域と、その均熱領域から前記閉鎖端部までの第１領域と、その均熱領域から前記開放端部までの第２領域とが設定され、
前記プロセスチューブの外周壁面を加熱するヒーターと、
前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出するための第１温度検出手段と、
前記プロセスチューブ内の温度を検出するための第２温度検出手段および第３温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて前記ヒーターの温度制御を行い、前記第２温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正した後に、前記第３温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該補正結果を再度補正する温度制御手段と
を備え、
前記第２温度検出手段は、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第１検知部と、
前記均熱領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第２検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第３検知部と
を有し、
前記第３温度検出手段は、
前記開放端部から前記閉鎖端部に渡って移動されながら、前記プロセスチューブ内の全長に渡って温度を検知することを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱処理装置において、
前記ヒーターは、
前記第１領域の外側部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面を加熱する第１ヒーターと、
前記均熱領域の外側部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面を加熱する第２ヒーターと、
前記第２領域の外側部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面を加熱する第３ヒーターと
を有し、
前記第１温度検出手段は、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出する第１検知部と、
前記均熱領域に該当する前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出する第２検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出する第３検知部と
を有し、
前記温度制御手段は、前記第１〜第３ヒーター毎に個別の温度制御を行うことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱処理装置に係り、詳しくは、半導体製造で用いられるウェハの熱処理装置におけるプロセスチューブ内の温度を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造では、適宜なガス雰囲気中で半導体ウェハに熱処理を施すための熱処理装置が種々使用されている。
このような熱処理装置としては、例えば、ウェハ表面に不純物を熱拡散させる熱拡散装置（熱拡散炉）、シリコンウェハの表面に熱酸化法を用いて二酸化ケイ素の酸化膜を形成する熱酸化装置、シリケートガラスの層間絶縁膜を溶かしてウェハ表面を平坦化するリフロー装置、ウェハ表面の不純物を活性化させると共に半導体結晶のダメージを回復させるアニール装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いてウェハ上に各種薄膜を形成するＣＶＤ装置、ウェハ表面のフォトレジスト膜を除去するアッシング装置などがある。
尚、熱拡散，熱酸化，リフロー，アニールには一般に同一の熱処理装置が用いられる。
【０００３】
熱処理装置では、プロセスチューブ（炉心管）内の一定領域が一定温度の均熱領域（均熱区間）に設定されている。そして、プロセスチューブの外周壁面を加熱してプロセスチューブ内を昇温させるためのヒーターの温度を制御することにより、均熱領域の全長（均熱長）に渡って一定温度になるように制御し、その均熱領域内に半導体ウェハを搭載したボートを配置することで、半導体ウェハに最適な熱処理を行うようにしている。
【０００４】
すなわち、プロセスチューブの内部にプロファイル熱電対（内側熱電対）が設置されると共に、プロセスチューブの外部にヒーターの温度を検出するためのスパイク熱電対（外側熱電対）が設置されている。
そして、主にスパイク熱電対の温度検出結果に基づいてヒーターの温度制御が行われ、その温度制御をプロファイル熱電対の温度検出結果に基づいて補正することにより、スパイク熱電対の設置位置の関係上プロセスチューブ内の温度を正確に検出し得ないという欠点が補償されている。
【０００５】
横型（水平型）のプロセスチューブを用いる横型熱処理装置では、プロファイル熱電対として、長さの異なる３本の熱電対が石英製の保護管内に装着された３点型熱電対が用いられる。そして、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所の温度が３本の熱電対でそれぞれ検出され、その検出結果がプロファイル熱電対に接続された外部の測定装置（プロファイラー）によって記録されると共に表示される。
また、横型熱処理装置では、スパイク熱電対として１点型熱電対が３本用いられる。そして、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所に該当するプロセスチューブの外周壁面の温度が３本の熱電対でそれぞれ検出され、その検出結果がスパイク熱電対に接続された外部の測定装置によって記録されると共に表示される。
【０００６】
しかし、従来の技術では、温度検出箇所がプロセスチューブ内外の３箇所に限定されているため、その温度検出箇所の中間領域の温度を検出することができず、プロセスチューブ内の均熱領域の温度を正確に検出できないことから、結果として、均熱領域全体を所望の温度に保持することが困難であった。
【０００７】
そこで、プロセスチューブ内に設置された一つの熱電対と、前記プロセスチューブの外部に設置されて熱電対の一端に連結された移送部材と、前記移送部材の直線移動を案内するガイドレールと、前記熱電対が前記プロセスチューブの一端から他端までその全長にわたって一定の速度で移動するように前記移送部材を直線移動させる駆動部とを備え、熱電対をプロセスチューブの一端から他端まで移動させながらプロセスチューブ内の全長にわたってプロセス温度を検出するようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９６８７号公報（第２〜４頁  図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の技術は、移送部材、ガイドレール、駆動部を設ける必要があるため、装置全体が大がかりになってコストが増大するという問題がある。
【０００９】
ところで、特許文献１には、均熱領域からプロセスチューブの閉鎖された炉奥（閉鎖端部）までの第１領域（「Ｂ」領域）と、均熱領域からプロセスチューブの開放された炉口（開放端部）までの第２領域（「Ａ」領域）とでは熱損失が発生するため、均熱領域に比べて各領域の温度をかなり高くしてヒートブロックを形成する必要があると記載されている。
【００１０】
しかし、前記各領域の温度が高いと、プロセスチューブ内に半導体ウェハを搬入・搬出する際に、当該領域を半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されるため、半導体ウェハに結晶欠陥が発生し、半導体ウェハの不良品が多くなって歩留まりが悪化し生産性が低下する。
従って、前記各領域の温度が均熱領域の温度を大きく超えないように、プロセスチューブ内の温度を制御することが要求されている。
尚、横型熱処理装置に限らず、縦型（垂直型）のプロセスチューブを用いる縦型熱処理装置でも上記と同様の問題および要求がある。
【００１１】
本発明は上記問題を解決すると共に上記要求を満足するためになされたものであって、その目的は、プロセスチューブ内の温度を確実に制御して均熱領域の温度を大きく超える部分が生じるのを防止することにより、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることが可能な熱処理装置を低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、
半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
前記プロセスチューブは、閉鎖された閉鎖端部と、開放された開放端部とを有し、
前記閉鎖端部には、前記プロセスチューブ内にガスを導入するガス導入管が接続され、
前記開放端部には、前記プロセスチューブ内のガスを排気するための排出口が開口されると共に、当該開放端部を閉鎖するための閉鎖蓋が被着され、
前記プロセスチューブ内には、一定温度に制御される均熱領域と、その均熱領域から前記閉鎖端部までの第１領域と、その均熱領域から前記開放端部までの第２領域とが設定され、
前記プロセスチューブの外周壁面を加熱するヒーターと、
前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出するための第１温度検出手段と、
前記プロセスチューブ内の温度を検出するための第２温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて前記ヒーターの温度制御を行い、前記第２温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する温度制御手段と
を備え、
前記第２温度検出手段は、
前記第１領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第１検知部と、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第２検知部と、
前記均熱領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第３検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第４検知部と、
前記第２領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第５検知部と
を有することを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
前記プロセスチューブは、閉鎖された閉鎖端部と、開放された開放端部とを有し、
前記閉鎖端部には、前記プロセスチューブ内にガスを導入するガス導入管が接続され、
前記開放端部には、前記プロセスチューブ内のガスを排気するための排出口が開口されると共に、当該開放端部を閉鎖するための閉鎖蓋が被着され、
前記プロセスチューブ内には、一定温度に制御される均熱領域と、その均熱領域から前記閉鎖端部までの第１領域と、その均熱領域から前記開放端部までの第２領域とが設定され、
前記プロセスチューブの外周壁面を加熱するヒーターと、
前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出するための第１温度検出手段と、
前記プロセスチューブ内の温度を検出するための第２温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて前記ヒーターの温度制御を行い、前記第２温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する温度制御手段と
を備え、
前記第２温度検出手段は、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分から第１所定距離だけ前記均熱領域の内側に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第１検知部と、
前記均熱領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第２検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分から第２所定距離だけ前記均熱領域の内側に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第３検知部と
を有することを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、
半導体製造で用いられるウェハをプロセスチューブ内に収容し、プロセスチューブ内に適宜なガスを供給して、そのガス雰囲気中でウェハを加熱して熱処理を施す熱処理装置であって、
前記プロセスチューブは、閉鎖された閉鎖端部と、開放された開放端部とを有し、
前記閉鎖端部には、前記プロセスチューブ内にガスを導入するガス導入管が接続され、
前記開放端部には、前記プロセスチューブ内のガスを排気するための排出口が開口されると共に、当該開放端部を閉鎖するための閉鎖蓋が被着され、
前記プロセスチューブ内には、一定温度に制御される均熱領域と、その均熱領域から前記閉鎖端部までの第１領域と、その均熱領域から前記開放端部までの第２領域とが設定され、
前記プロセスチューブの外周壁面を加熱するヒーターと、
前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出するための第１温度検出手段と、
前記プロセスチューブ内の温度を検出するための第２温度検出手段および第３温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて前記ヒーターの温度制御を行い、前記第２温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正した後に、前記第３温度検出手段による温度検出結果に基づいて当該補正結果を再度補正する温度制御手段と
を備え、
前記第２温度検出手段は、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第１検知部と、
前記均熱領域内に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第２検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分に配置されて当該配置箇所の温度を検知する第３検知部と
を有し、
前記第３温度検出手段は、
前記開放端部から前記閉鎖端部に渡って移動されながら、前記プロセスチューブ内の全長に渡って温度を検知することを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱処理装置において、
前記ヒーターは、
前記第１領域の外側部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面を加熱する第１ヒーターと、
前記均熱領域の外側部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面を加熱する第２ヒーターと、
前記第２領域の外側部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面を加熱する第３ヒーターと
を有し、
前記第１温度検出手段は、
前記第１領域と前記均熱領域の境界部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出する第１検知部と、
前記均熱領域に該当する前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出する第２検知部と、
前記均熱領域と前記第２領域の境界部分に該当する前記プロセスチューブの外周壁面の温度を検出する第３検知部と
を有し、
前記温度制御手段は、前記第１〜第３ヒーター毎に個別の温度制御を行うことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
（請求項１：第１実施形態に該当）
請求項１の発明によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００１７】
（１−１）
第１温度検出手段は、プロセスチューブの外部に設置されてその外周壁面の温度を検出し、プロセスチューブ内の温度を直接検出することができない。そのため、第１温度検出手段の温度検出結果には、プロセスチューブ内の実際の温度との誤差が含まれている。
よって、第１温度検出手段の温度検出結果に基づいてヒーターの温度制御を行うだけでは、プロセスチューブ内の温度を正確に制御することできない。
【００１８】
そこで、プロセスチューブ内の温度を直接検出する第２温度検出手段（第１〜第５検知部）を設けている。
そして、温度制御手段は、第１温度検出手段の温度検出結果に基づいたヒーターの温度制御を、第２温度検出手段の温度検出結果に基づいて補正している。
その結果、第１温度検出手段の温度検出誤差が補償され、プロセスチューブ内の均熱領域を、その全長（均熱長）に渡って所望の一定温度に保持する制御を確実に行うことができる。
【００１９】
（１−２）
請求項１の発明の熱処理装置を使用するには、まず、前記（１−１）のように、第１温度検出手段による温度検出と、第２温度検出手段による温度検出とを併用し、温度制御手段によるヒーターの温度制御を最適に設定する。
そして、第２温度検出手段による温度検出が終了したら、まず、プロセスチューブ内から第２温度検出手段の各検知部を引き出し、次に、閉鎖蓋を取り外し、続いて、開放された開放端部側からプロセスチューブ内に半導体ウェハを搭載したボートを搬入し、その後に、開放端部をシャッターで閉鎖する。
【００２０】
この状態で、ガス導入管からプロセスチューブ内に適宜なガスを供給しながら、プロセスチューブの外周壁面をヒーターを用いて加熱し、プロセスチューブ内を昇温させることにより、ガス雰囲気中で半導体ウェハを加熱して熱処理を施す。
このとき、温度制御手段によってヒーターの温度制御が最適化され、均熱領域は一定温度になっているため、均熱領域内に半導体ウェハを搭載したボートを配置すれば、半導体ウェハに最適な熱処理を行うことができる。
【００２１】
（１−３）
従来の技術では、第２温度検出手段の各検知部として、３個の熱電対が保護管内に装着された３点型熱電対を用い、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対でそれぞれ検出していた。
そして、従来の技術において、温度制御手段は、第１温度検出手段の温度検出結果に基づいてヒーターの温度制御を行い、第２温度検出手段を構成する各熱電対の温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正していた。
【００２２】
プロセスチューブの閉鎖端部および開放端部は、プロセスチューブの長手方向中央部に比べて放熱が大きいため熱損失が発生する。
そのため、従来の技術において、温度制御手段は、閉鎖端部および開放端部の熱損失をカバーしようとして、プロセスチューブの中央部に比べて閉鎖端部および開放端部の温度を過剰に高くする制御を行っていた。
その結果、従来の技術では、均熱領域に比べて第１領域および第２領域の温度がかなり高くなって盛りがった状態になり、第１領域および第２領域にヒートブロックが形成されていた。
【００２３】
しかし、第１領域および第２領域の温度が高いと、プロセスチューブ内に半導体ウェハを搬入・搬出する際に、第１領域および第２領域を半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されるため、半導体ウェハに結晶欠陥が発生し、半導体ウェハの不良品が多くなって歩留まりが悪化し生産性が低下する。
それに対して、請求項１の発明では、第１〜第５検知部を有する第２温度検出手段を用い、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所の温度を第２，第４，第３検知部でそれぞれ検知すると共に、第１，第２領域の温度を第１，第５検知部でそれぞれ検知する。
そして、温度制御手段は、第１温度検出手段の温度検出結果に基づいてヒーターの温度制御を行い、第２温度検出手段を構成する各検知部の温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する。
【００２４】
そのため、請求項１の発明において、温度制御手段は、プロセスチューブの中央部に比べて閉鎖端部および開放端部の温度を適度に高くする制御を行うことが可能になり、閉鎖端部および開放端部の熱損失をカバーした上で、第１領域および第２領域の温度が均熱領域の温度を大きく超えないように、プロセスチューブ内の温度を最適に制御できる。
その結果、請求項１の発明では、第２温度検出手段の第１〜第５検知部の配置箇所の温度がほぼ均一になり、第１検知部の配置箇所から閉鎖端部にかけて緩やかに温度が低下すると共に、第５検知部の配置箇所から開放端部にかけて緩やかに温度が低下する状態になり、第１領域および第２領域にヒートブロックが形成されない。
【００２５】
従って、請求項１の発明によれば、プロセスチューブ内に半導体ウェハを搬入・搬出する際に、第１領域および第２領域を半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されることがなく、半導体ウェハに結晶欠陥が発生しないため、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることができる。
尚、第１領域および第２領域おける第１検知部および第５検知部の配置箇所については、前記作用・効果を十分に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００２６】
（１−４）
請求項１の発明によれば、第１〜第５検知部を有する第２温度検出手段を備えるだけでよいため、装置全体が大がかりな特許文献１の技術に比べて低コストに実施することができる。
【００２７】
（請求項２：第２実施形態に該当）
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の前記（１−１）（１−２）と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
（２−１）
請求項１の発明の前記（１−３）で説明したように、従来の技術では、第２温度検出手段の各検知部として、３個の熱電対が保護管内に装着された３点型熱電対を用い、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対でそれぞれ検出していた。
プロセスチューブの閉鎖端部および開放端部は、プロセスチューブの長手方向中央部に比べて放熱が大きいため熱損失が発生する。
そのため、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部（均熱領域と第１，第２領域との境界部分）の温度は、均熱領域の中央部の温度に比べて若干低下しやすい。
【００２９】
そこで、従来の技術において、温度制御手段は、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部（均熱領域と第１，第２領域との境界部分）の温度を上げようとして、プロセスチューブの中央部に比べて閉鎖端部および開放端部の温度を過剰に高くする制御を行っていた。
その結果、従来の技術では、均熱領域に比べて第１領域および第２領域の温度がかなり高くなって盛りがった状態になり、第１領域および第２領域にヒートブロックが形成されていた。
【００３０】
それに対して、請求項２の発明では、第１〜第３検知部を有する第２温度検出手段を用い、プロセスチューブ内の均熱領域の中央部の温度を第２検知部で検出する点については、従来の技術と同じである。
しかし、請求項２の発明では、均熱領域の両端部（均熱領域と第１，第２領域との境界部分）から第１，第２所定距離だけ均熱領域の内側に位置する部分の温度を第１，第３検知部でそれぞれ検出している点が、従来の技術と異なっている。
【００３１】
均熱領域の両端部（均熱領域と第１，第２領域との境界部分）から第１，第２所定距離だけ均熱領域の内側に位置する部分は、均熱領域の両端部よりも均熱領域の中央部に近いため、前記部分の温度は、各均熱領域と第１，第２領域との境界部分の温度に比べて若干高くなり、均熱領域の中央部の温度とほぼ同じになる。
よって、請求項２の発明において、温度制御手段は、均熱領域の両端部（均熱領域と第１，第２領域との境界部分）から第１，第２所定距離だけ均熱領域の内側に位置する部分の温度を上げる必要がないことから、プロセスチューブの中央部に比べて閉鎖端部および開放端部の温度を過剰に高くするような制御を行うことがない。
その結果、請求項２の発明では、第１領域および第２領域の温度が均熱領域の温度を大きく超えないように、プロセスチューブ内の温度が最適に制御され、第１領域および第２領域にヒートブロックが形成されない。
【００３２】
従って、請求項２の発明によれば、請求項１の発明の前記（１−３）と同様に、第１領域および第２領域を半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されないため、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることができる。
尚、第１，第３検知部の配置箇所（つまり、第１，第２所定距離）については、前記作用・効果を十分に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
例えば、均熱領域の両端部（均熱領域と第１，第２領域との境界部分）間の長さ（均熱長）が８０cmの場合には、第１，第２所定距離をそれぞれ５cmに設定すればよい。
【００３３】
（２−２）
請求項２の発明によれば、第１〜第３検知部を有する第２温度検出手段を備えるだけでよいため、第１〜第５検知部を有する第２温度検出手段を備えた請求項１の発明に比べて、更に低コストに実施することができる。
【００３４】
（請求項３：第３実施形態に該当）
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の前記（１−１）と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００３５】
（３−１）
請求項３の発明の熱処理装置を使用するには、まず、プロセスチューブ内に第２温度検出手段の各検知部を挿入し、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所の温度を第１〜第３検知部でそれぞれ検出する。
そして、第２温度検出手段による温度検出が終了したら、まず、プロセスチューブ内から第２温度検出手段の各検知部を引き出す。
【００３６】
続いて、プロセスチューブ内に第３温度検出手段を挿入し、作業員がプロセスチューブ内に第３温度検出手段を手動で押し込むことにより、第３温度検出手段の各検知部を開放端部側から閉鎖端部側へ徐々に直線移動させながら、プロセスチューブ内の全長に渡る温度を第３温度検出手段で検出する。
そして、第１温度検出手段による温度検出と、第２温度検出手段および第３温度検出手段による温度検出とを併用し、温度制御手段によるヒーターの温度制御を最適に設定する。
【００３７】
このように、第３温度検出手段の各検知部による温度検出が終了したら、まず、プロセスチューブ内から第３温度検出手段の各検知部を引き出し、次に、閉鎖蓋を取り外し、続いて、開放された開放端部側からプロセスチューブ内に半導体ウェハを搭載したボートを搬入し、その後に、開放端部をシャッターで閉鎖する。
その後の操作については、請求項１の発明の前記（１−１）と同じであり、請求項３の発明でも前記（１−１）と同様の作用・効果が得られる。
【００３８】
（３−２）
請求項３の発明おいて、第１〜第３検知部を有する第２温度検出手段を用い、プロセスチューブ内の均熱領域の両端部と中央部の３箇所の温度を検出する点については、従来の技術と同じである。
しかし、請求項３の発明では、第２温度検出手段の各検知部による温度検出に加えて、第３温度検出手段による温度検出を行う点が、従来の技術と異なっている。
【００３９】
第３温度検出手段はプロセスチューブ内の全長に渡って移動しながら温度を検出するため、第２温度検出手段の各検知部の配置箇所（均熱領域の両端部と中央部の３箇所）以外の箇所（第１領域内および第２領域内の任意の箇所、均熱領域の両端部と中央部の間の任意の箇所）についても実際の温度を検出することができる。
【００４０】
そして、温度制御手段は、第１温度検出手段の温度検出結果に基づいてヒーターの温度制御を行い、第２温度検出手段の各検知部の温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正した後に、第３温度検出手段の温度検出結果に基づいて当該補正結果を再度補正する。
そのため、請求項３の発明によれば、第２温度検出手段の各検知部では検出できないプロセスチューブ内の任意の箇所の温度を第３温度検出手段で検出することにより、プロセスチューブ内の温度を最適に制御することができる。
【００４１】
その結果、請求項３の発明では、閉鎖端部および開放端部の近傍を除くプロセスチューブ内の温度がほぼ均一になり、第１領域および第２領域にヒートブロックが形成されない。
従って、請求項３の発明によれば、請求項１の発明の前記（１−３）と同様に、第１領域および第２領域を半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されないため、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることができる。
【００４２】
（３−３）
請求項３の発明によれば、第３温度検出手段を作業員が手動で操作してプロセスチューブ内を移動させるため、複雑な機構（移送部材、ガイドレール、駆動部）を備えて装置全体が大がかりになる特許文献１の技術に比べて、はるかに低コストに実施することができる。
【００４３】
（請求項４）
請求項４の発明によれば、第１〜第３ヒーターを設けると共に、温度制御手段が第１〜第３ヒーター毎に個別の温度制御を行うことにより、プロセスチューブ内の第１領域，均熱領域，第２領域の温度を最適に制御することができる。
また、第１温度検出手段が第１〜第３検知部を有するため、温度制御手段が第１温度検出手段による温度検出結果に基づいて第１〜第３ヒーターの温度制御を行う際に当該温度制御を最適化することができる。
【００４４】
（用語の説明）
尚、上述した［課題を解決するための手段］に記載した構成要素と、後述する［発明を実施するための最良の形態］に記載した構成部材との対応関係は以下のようになっている。
【００４５】
「閉鎖端部」は、炉奥１１ａに該当する。
「開放端部」は、炉口１１ｂに該当する。
「第１温度検出手段」は、スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃおよび測定装置１８に該当する。
「第２温度検出手段」は、プロファイル熱電対１７，３１，４１および測定装置１９に該当する。
「温度制御手段」は、温度制御装置２０に該当する。
【００４６】
請求項１における「第２温度検出手段」の「第１検知部」は、熱電対１７ａに該当する。
請求項１における「第２温度検出手段」の「第２検知部」は、熱電対１７ｂに該当する。
請求項１における「第２温度検出手段」の「第３検知部」は、熱電対１７ｃに該当する。
請求項１における「第２温度検出手段」の「第４検知部」は、熱電対１７ｄに該当する。
請求項１における「第２温度検出手段」の「第５検知部」は、熱電対１７ｅに該当する。
【００４７】
請求項２における「第２温度検出手段」の「第１検知部」は、熱電対３１ａに該当する。
請求項２における「第２温度検出手段」の「第２検知部」は、熱電対３１ｂに該当する。
請求項２における「第２温度検出手段」の「第３検知部」は、熱電対３１ｃに該当する。
【００４８】
請求項３における「第２温度検出手段」の「第１検知部」は、熱電対４１ａに該当する。
請求項３における「第２温度検出手段」の「第２検知部」は、熱電対４１ｂに該当する。
請求項３における「第２温度検出手段」の「第３検知部」は、熱電対４１ｃに該当する。
「第３温度検出手段」は、プロファイル熱電対４２（熱電対４２ａ）および測定装置１９に該当する。
【００４９】
「第１ヒーター」は、ヒーター１５ａに該当する。
「第２ヒーター」は、ヒーター１５ｂに該当する。
「第３ヒーター」は、ヒーター１５ｃに該当する。
「第１温度検出手段」の「第１検知部」は、スパイク熱電対１６ａに該当する。
「第１温度検出手段」の「第２検知部」は、スパイク熱電対１６ｂに該当する。
「第１温度検出手段」の「第３検知部」は、スパイク熱電対１６ｃに該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一構成部材については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。
【００５１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における横型熱処理装置１０の概略縦断面図である。
横型（水平型）の熱処理装置１０は、横型（水平型）のプロセスチューブ（炉心管、反応管、熱処理炉）１１、ガス導入管１２、排気ポート１３、閉鎖蓋１４、ヒーター１５ａ〜１５ｃ、スパイク熱電対（外側熱電対）１６ａ〜１６ｃ、プロファイル熱電対（内側熱電対）１７、測定装置（プロファイラー）１８，１９、温度制御装置２０などから構成されている。
【００５２】
石英製または炭化ケイ素製で略円筒状のプロセスチューブ１１は、水平に配置され、一端が閉鎖されて炉奥（閉鎖端部）１１ａが形成されると共に、他端が開放されて炉口（開放端部）１１ｂが形成されている。
炉奥１１ａの中央部には、プロセスチューブ１１内に反応ガスを供給するためのガス導入管１２が接続されている。
【００５３】
炉口１１ｂの下方部分の側壁には排出口１１ｃが開口され、その排出口１１ｃにはプロセスチューブ１１内のガスを排気するための排気ポート１３が接続されている。
また、炉口１１ｂには、その炉口１１ｂを閉鎖するための閉鎖蓋１４が被着されている。尚、閉鎖蓋１４は、プロセスチューブ１１と同材質または熱膨張係数が近い材質で形成されている。
【００５４】
プロセスチューブ１１内の長手方向における略中央部分には、均熱領域（均熱区間）Ｅｂが設定されている。尚、均熱領域Ｅｂの長手方向の長さは「均熱長」と呼ばれる。
そして、プロセスチューブ１１内における均熱領域Ｅｂから炉奥１１ａまでは第１領域（第１区間）Ｅａに設定され、プロセスチューブ１１内における均熱領域Ｅｂから炉口１１ｂまでは第２領域（第２区間）Ｅｃに設定されている。
つまり、プロセスチューブ１１の内部は、炉奥１１ａ側から炉口１１ｂ側に向かって長手方向に、３つの領域（第１領域Ｅａ、均熱領域Ｅｂ、第２領域Ｅｃ）に区分されている。
【００５５】
プロセスチューブ１１はコイル型の各ヒーター１５ａ〜１５ｃに挿通され、プロセスチューブ１１の外周壁面は各ヒーター１５ａ〜１５ｃに囲まれている。
ヒーター１５ａは、第１領域Ｅａの外側部分に該当するプロセスチューブ１１の外周壁面を囲むように配置されている。
ヒーター１５ｂは、均熱領域Ｅｂの外側部分に該当するプロセスチューブ１１の外周壁面を囲むように配置されている。
ヒーター１５ｃは、第２領域Ｅｃの外側部分に該当するプロセスチューブ１１の外周壁面を囲むように配置されている。
【００５６】
各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃは１点型熱電対から構成されている。
スパイク熱電対１６ａは、各ヒーター１５ａ，１５ｂの間に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１の外周壁面の温度を検出（検知）する。
スパイク熱電対１６ｂは、各ヒーター１５ｂの長手方向中央部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１の外周壁面の温度を検出（検知）する。
スパイク熱電対１６ｃは、各ヒーター１５ｂ，１５ｃの間に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１の外周壁面の温度を検出（検知）する。
つまり、スパイク熱電対１６ａは第１領域Ｅａと均熱領域Ｅｂの境界部分（均熱領域Ｅｂの一端部）に該当するプロセスチューブ１１の外周壁面の温度を検出し、スパイク熱電対１６ｂは均熱領域Ｅｂの長手方向中央部に該当するプロセスチューブ１１の外周壁面の温度を検出し、スパイク熱電対１６ｃは均熱領域Ｅｂと第２領域Ｅｃの境界部分（均熱領域Ｅｂの他端部）に該当するプロセスチューブ１１の外周壁面の温度を検出する。
【００５７】
プロファイル熱電対１７は、長さの異なる５本の熱電対１７ａ〜１７ｅが石英製の保護管１７ｆ内に装着された５点型熱電対から構成されている。
プロファイル熱電対１７はその先端側から、閉鎖蓋１４に開口された挿入孔１４ａに通されてプロセスチューブ１１内に挿入される。
そして、熱電対１７ａの先端部に形成された温度検知部は、第１領域Ｅａ内に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対１７ｂの先端部に形成された温度検知部は、第１領域Ｅａと均熱領域Ｅｂの境界部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対１７ｃの先端部に形成された温度検知部は、均熱領域Ｅｂの長手方向中央部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対１７ｄの先端部に形成された温度検知部は、均熱領域Ｅｂと第２領域Ｅｃの境界部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対１７ｅの先端部に形成された温度検知部は、第２領域Ｅｃ内に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
つまり、各熱電対１７ｂ，１７ｄは均熱領域Ｅｂの両端部の温度を検出し、熱電対１７ｃは均熱領域Ｅｂの長手方向中央部の温度を検出する。
【００５８】
測定装置１８は、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃに接続され、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果を自動測定して記録・表示すると共に、その温度検出結果を温度制御装置２０へ出力する。
測定装置１９は、プロファイル熱電対１７に接続され、プロファイル熱電対１７を構成する各熱電対１７ａ〜１７ｅの温度検出結果を自動測定（オートプロファイル）して記録・表示すると共に、その温度検出結果を温度制御装置２０へ出力する。
【００５９】
温度制御装置２０は、測定装置１８から入力した各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃ毎に個別の温度制御を行い、測定装置１９から入力したプロファイル熱電対１７（熱電対１７ａ〜１７ｅ）の温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する。
【００６０】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００６１】
［１−１］
各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃは、プロセスチューブ１１の外部に設置されてその外周壁面の温度を検出し、プロセスチューブ１１内の温度を直接検出することができない。そのため、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果には、プロセスチューブ１１内の実際の温度との誤差が含まれている。
よって、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御を行うだけでは、プロセスチューブ１１内の温度を正確に制御することできない。
【００６２】
そこで、プロセスチューブ１１内の温度を直接検出するプロファイル熱電対１７（熱電対１７ａ〜１７ｅ）を設けている。
そして、温度制御装置２０は、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいた各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御を、プロファイル熱電対１７の温度検出結果に基づいて補正している。
その結果、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出誤差が補償され、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂを、その全長（均熱長）に渡って所望の一定温度に保持する制御を確実に行うことができる。
【００６３】
［１−２］
横型熱処理装置１０を使用するには、まず、前記［１−１］のように、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃによる温度検出と、プロファイル熱電対１７による温度検出とを併用し、温度制御装置２０による各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御を最適に設定する。
そして、プロファイル熱電対１７による温度検出が終了したら、まず、プロセスチューブ１１内からプロファイル熱電対１７を引き出し、次に、閉鎖蓋１４を取り外し、続いて、開放された炉口１１ｂ側からプロセスチューブ１１内に半導体ウェハを搭載したボート（図示略）を搬入し、その後に、炉口１１ｂをシャッター（図示略）で閉鎖する。
【００６４】
この状態で、ガス導入管１２からプロセスチューブ１１内に適宜なガスを供給しながら、プロセスチューブ１１の外周壁面を各ヒーター１５ａ〜１５ｃを用いて加熱し、プロセスチューブ１１内を昇温させることにより、ガス雰囲気中で半導体ウェハを加熱して熱処理を施す。
このとき、温度制御装置２０によって各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御が最適化され、均熱領域Ｅｂは一定温度になっているため、均熱領域Ｅｂ内に半導体ウェハを搭載したボートを配置すれば、半導体ウェハに最適な熱処理を行うことができる。
【００６５】
［１−３］
従来の技術では、プロファイル熱電対として、各熱電対１７ｂ〜１７ｄが保護管１７ｆ内に装着された３点型熱電対を用い、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対１７ｂ，１７ｄ，１７ｃでそれぞれ検出していた。
そして、従来の技術において、温度制御装置２０は、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御を行い、プロファイル熱電対を構成する各熱電対１７ｂ〜１７ｄの温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正していた。
【００６６】
図２は、第１実施形態におけるプロセスチューブ１１内の温度分布を示す特性図である。
プロセスチューブ１１の炉奥１１ａおよび炉口１１ｂは、プロセスチューブ１１の長手方向中央部に比べて放熱が大きいため熱損失が発生する。
そのため、従来の技術において、温度制御装置２０は、炉奥１１ａおよび炉口１１ｂの熱損失をカバーしようとして、ヒーター１５ｂの温度に比べて各ヒーター１５ａ，１５ｃの温度を過剰に高くする制御を行っていた。
その結果、従来の技術では、図２の点線に示すように、均熱領域Ｅｂに比べて第１領域Ｅａおよび第２領域Ｅｃの温度がかなり高くなって盛りがった状態になり、各領域Ｅａ，Ｅｃにヒートブロックが形成されていた。
【００６７】
しかし、各領域Ｅａ，Ｅｃの温度が高いと、プロセスチューブ１１内に半導体ウェハを搬入・搬出する際に、各領域Ｅａ，Ｅｃを半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されるため、半導体ウェハに結晶欠陥が発生し、半導体ウェハの不良品が多くなって歩留まりが悪化し生産性が低下する。
【００６８】
それに対して、第１実施形態では、プロファイル熱電対１７として、各熱電対１７ａ〜１７ｅが保護管１７ｆ内に装着された５点型熱電対を用い、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対１７ｂ，１７ｄ，１７ｃでそれぞれ検出すると共に、各領域Ｅａ，Ｅｃの温度を各熱電対１７ａ，１７ｅでそれぞれ検出する。
そして、温度制御装置２０は、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御を行い、プロファイル熱電対１７を構成する各熱電対１７ａ〜１７ｅの温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する。
【００６９】
そのため、第１実施形態において、温度制御装置２０は、ヒーター１５ｂの温度に比べて各ヒーター１５ａ，１５ｃの温度を適度に高くする制御を行うことが可能になり、炉奥１１ａおよび炉口１１ｂの熱損失をカバーした上で、各領域Ｅａ，Ｅｃの温度が均熱領域Ｅｂの温度を大きく超えないように、プロセスチューブ１１内の温度を最適に制御できる。
その結果、第１実施形態では、図２の実線に示すように、各熱電対１７ａ〜１７ｅの配置箇所の温度がほぼ均一になり、熱電対１７ａの配置箇所から炉奥１１ａにかけて緩やかに温度が低下すると共に、熱電対１７ｅの配置箇所から炉口１１ｂにかけて緩やかに温度が低下する状態になり、各領域Ｅａ，Ｅｃにヒートブロックが形成されない。
【００７０】
従って、プロセスチューブ１１内に半導体ウェハを搬入・搬出する際に、各領域Ｅａ，Ｅｃを半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されることがなく、半導体ウェハに結晶欠陥が発生しないため、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることができる。
尚、各領域Ｅａ，Ｅｃにおける各熱電対１７ａ，１７ｅの配置箇所については、前記作用・効果を十分に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
【００７１】
［１−４］
第１実施形態によれば、プロファイル熱電対１７として各熱電対１７ａ〜１７ｅを備えた５点型熱電対を用いるだけでよいため、装置全体が大がかりな特許文献１の技術に比べて低コストに実施することができる。
【００７２】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態における横型熱処理装置３０の概略縦断面図である。
横型熱処理装置３０は、横型プロセスチューブ１１、ガス導入管１２、排気ポート１３、閉鎖蓋１４、ヒーター１５ａ〜１５ｃ、スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃ、測定装置１８，１９、温度制御装置２０、プロファイル熱電対３１などから構成されている。
【００７３】
横型熱処理装置３０において、第１実施形態の横型熱処理装置１０と異なるのは、プロファイル熱電対１７をプロファイル熱電対３１に置き換えた点だけである。
プロファイル熱電対３１は、長さの異なる３本の熱電対３１ａ〜３１ｃが石英製の保護管３１ｄ内に装着された３点型熱電対から構成されている。
プロファイル熱電対３１はその先端側から、閉鎖蓋１４に開口された挿入孔１４ａに通されてプロセスチューブ１１内に挿入される。
【００７４】
そして、熱電対３１ａの先端部に形成された温度検知部は、第１領域Ｅａと均熱領域Ｅｂの境界部分αから所定距離Ｌａだけ均熱領域Ｅｂの内側に配置され、その配置箇所（配置部分）βにおけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対３１ｂの先端部に形成された温度検知部は、均熱領域Ｅｂの長手方向中央部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対３１ｃの先端部に形成された温度検知部は、均熱領域Ｅｂと第２領域Ｅｃの境界部分γから所定距離Ｌｂだけ均熱領域Ｅｂの内側に配置され、その配置箇所（配置部分）δにおけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
つまり、各熱電対３１ａ，３１ｃは、均熱領域Ｅｂの両端部（境界部分α，γ）から所定距離Ｌａ，Ｌｂだけ均熱領域Ｅｂの内側に位置する部分β，δの温度を検出し、熱電対３１ｂは均熱領域Ｅｂの長手方向中央部の温度を検出する。
【００７５】
測定装置１９は、プロファイル熱電対３１に接続され、プロファイル熱電対３１を構成する各熱電対３１ａ〜３１ｃの温度検出結果を記録・表示すると共に、その温度検出結果を温度制御装置２０へ出力する。
温度制御装置２０は、測定装置１８から入力した各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃ毎に個別の温度制御を行い、測定装置１９から入力したプロファイル熱電対３１（熱電対３１ａ〜３１ｃ）の温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する。
【００７６】
［第２実施形態の作用・効果］
第２実施形態によれば、第１実施形態の前記［１−１］［１−２］と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００７７】
［２−１］
第１実施形態の前記［１−３］で説明したように、従来の技術では、プロファイル熱電対として各熱電対１７ｂ〜１７ｄを備えた３点型熱電対を用い、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対１７ｂ，１７ｄ，１７ｃでそれぞれ検出していた。
【００７８】
図４は、第２実施形態におけるプロセスチューブ１１内の温度分布を示す特性図である。
プロセスチューブ１１の炉奥１１ａおよび炉口１１ｂは、プロセスチューブ１１の長手方向中央部に比べて放熱が大きいため熱損失が発生する。
そのため、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部（境界部分α，γ）の温度は、均熱領域Ｅｂの中央部の温度に比べて若干低下しやすい。
【００７９】
そこで、従来の技術において、温度制御装置２０は、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部（境界部分α，γ）の温度を上げようとして、ヒーター１５ｂの温度に比べて各ヒーター１５ａ，１５ｃの温度を過剰に高くする制御を行っていた。
その結果、従来の技術では、図４の点線に示すように、均熱領域Ｅｂに比べて第１領域Ｅａおよび第２領域Ｅｃの温度がかなり高くなって盛りがった状態になり、各領域Ｅａ，Ｅｃにヒートブロックが形成されていた。
【００８０】
それに対して、第２実施形態では、プロファイル熱電対３１として各熱電対３１ａ〜３１ｃを備えた３点型熱電対を用い、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの中央部の温度を熱電対３１ｂで検出する点については、従来の技術と同じである。
しかし、第２実施形態では、均熱領域Ｅｂの両端部（境界部分α，γ）から所定距離Ｌａ，Ｌｂだけ均熱領域Ｅｂの内側に位置する部分β，δの温度を各熱電対３１ａ，３１ｃでそれぞれ検出している点が、従来の技術と異なっている。
【００８１】
各部分β，δは、均熱領域Ｅｂの両端部（境界部分α，γ）よりも均熱領域Ｅｂの中央部に近い。そのため、各部分β，δの温度は、各境界部分α，γの温度に比べて若干高くなり、均熱領域Ｅｂの中央部の温度とほぼ同じになる。
よって、第２実施形態において、温度制御装置２０は、プロセスチューブ１１内の各部分β，δの温度を上げる必要がないことから、ヒーター１５ｂの温度に比べて各ヒーター１５ａ，１５ｃの温度を過剰に高くするような制御を行うことがない。
その結果、第２実施形態では、各領域Ｅａ，Ｅｃの温度が均熱領域Ｅｂの温度を大きく超えないように、プロセスチューブ１１内の温度が最適に制御され、図４の実線に示すように、各領域Ｅａ，Ｅｃにヒートブロックが形成されない。
【００８２】
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態の前記［１−３］と同様に、各領域Ｅａ，Ｅｃを半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されないため、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることができる。
尚、各熱電対３１ａ，３１ｃの配置箇所である各部分β，δの位置（つまり、所定距離Ｌａ，Ｌｂ）については、前記作用・効果を十分に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
例えば、均熱領域Ｅｂの両端部（境界部分α，γ）間の長さ（均熱長）が８０cmの場合には、各所定距離Ｌａ，Ｌｂをそれぞれ５cmに設定すればよい。
【００８３】
［２−２］
第２実施形態によれば、プロファイル熱電対３１として各熱電対３１ａ〜３１ｃを備えた３点型熱電対を用いるだけでよいため、プロファイル熱電対１７として各熱電対１７ａ〜１７ｅを備えた５点型熱電対を用いる第１実施形態に比べて、更に低コストに実施することができる。
【００８４】
（第３実施形態）
図５〜図７は、第３実施形態における横型熱処理装置４０の概略縦断面図である。
横型熱処理装置４０は、横型プロセスチューブ１１、ガス導入管１２、排気ポート１３、閉鎖蓋１４、ヒーター１５ａ〜１５ｃ、スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃ、測定装置１８，１９、温度制御装置２０、プロファイル熱電対４１，４２などから構成されている。
横型熱処理装置４０において、第１実施形態の横型熱処理装置１０と異なるのは、プロファイル熱電対１７を２個のプロファイル熱電対４１，４２に置き換えた点だけである。
【００８５】
図５に示すように、プロファイル熱電対４１は、長さの異なる３本の熱電対４１ａ〜４１ｃが石英製の保護管４１ｄ内に装着された３点型熱電対から構成されている。
プロファイル熱電対４１はその先端側から、閉鎖蓋１４に開口された挿入孔１４ａに通されてプロセスチューブ１１内に挿入される。
そして、熱電対４１ａの先端部に形成された温度検知部は、第１領域Ｅａと均熱領域Ｅｂの境界部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対４１ｂの先端部に形成された温度検知部は、均熱領域Ｅｂの長手方向中央部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
熱電対４１ｃの先端部に形成された温度検知部は、均熱領域Ｅｂと第２領域Ｅｃの境界部分に配置され、その配置箇所におけるプロセスチューブ１１内の温度を検出（検知）する。
つまり、各熱電対４１ａ，４１ｃは均熱領域Ｅｂの両端部の温度を検出し、熱電対４１ｂは均熱領域Ｅｂの長手方向中央部の温度を検出する。
【００８６】
図６および図７に示すように、プロファイル熱電対４２は、１本の熱電対４２ａが石英製の保護管４２ｂ内に装着された１点型熱電対から構成されている。
プロファイル熱電対４２はその先端側から、閉鎖蓋１４に開口された挿入孔１４ａに通されてプロセスチューブ１１内に挿入される。
【００８７】
測定装置１９は、各プロファイル熱電対４１，４２に切替接続され、各プロファイル熱電対４１，４２を構成する各熱電対４１ａ〜４１ｃ，４２ａの温度検出結果を自動測定（オートプロファイル）して記録・表示すると共に、その温度検出結果を温度制御装置２０へ出力する。
温度制御装置２０は、測定装置１８から入力した各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃ毎に個別の温度制御を行い、測定装置１９から入力した各プロファイル熱電対４１，４２（熱電対４１ａ〜４１ｃ，４２ａ）の温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正する。
【００８８】
［第３実施形態の作用・効果］
第３実施形態によれば、第１実施形態の前記［１−１］と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００８９】
［３−１］
横型熱処理装置４０を使用するには、まず、図５に示すように、プロファイル熱電対４１を測定装置１９に接続し、次に、プロセスチューブ１１内にプロファイル熱電対４１を挿入し、プロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所の温度を各熱電対４１ａ，４１ｃ，４１ｂでそれぞれ検出する。
そして、プロファイル熱電対４１による温度検出が終了したら、まず、プロセスチューブ１１内からプロファイル熱電対４１を引き出し、次に、プロファイル熱電対４１と測定装置１９との接続を外す。
【００９０】
続いて、図６に示すように、プロファイル熱電対４２を測定装置１９に接続し、次に、プロセスチューブ１１内にプロファイル熱電対４２を挿入し、作業員がプロセスチューブ１１内にプロファイル熱電対４２を手動で押し込むことにより、図７に示すように、プロファイル熱電対４２を炉口１１ｂ側から炉奥１１ａ側へ徐々に直線移動させながら、プロセスチューブ１１内の全長に渡る温度を熱電対４２ａで検出（検知）する。
そして、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃによる温度検出と、各プロファイル熱電対４１，４２による温度検出とを併用し、温度制御装置２０による各ヒーター１５ａ〜１５ｃの温度制御を最適に設定する。
【００９１】
このように、プロファイル熱電対４２による温度検出が終了したら、まず、プロセスチューブ１１内からプロファイル熱電対４２を引き出し、次に、閉鎖蓋１４を取り外し、続いて、開放された炉口１１ｂ側からプロセスチューブ１１内に半導体ウェハを搭載したボート（図示略）を搬入し、その後に、炉口１１ｂをシャッター（図示略）で閉鎖する。
その後の操作については、第１実施形態の前記［１−１］と同じであり、第３実施形態でも前記［１−１］と同様の作用・効果が得られる。
【００９２】
［３−２］
第３実施形態おいて、３点型熱電対であるプロファイル熱電対４１を用いてプロセスチューブ１１内の均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所の温度を検出する点については、従来の技術と同じである。
しかし、第３実施形態では、プロファイル熱電対４１による温度検出に加えて、プロファイル熱電対４２による温度検出を行う点が、従来の技術と異なっている。
【００９３】
図８は、第３実施形態におけるプロセスチューブ１１内の温度分布を示す特性図である。
プロファイル熱電対４２はプロセスチューブ１１内の全長に渡って移動しながら温度を検出するため、プロファイル熱電対４１を構成する各熱電対４１ａ〜４１ｃの配置箇所（均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の３箇所）以外の箇所（各領域Ｅａ，Ｅｃ内の任意の箇所、均熱領域Ｅｂの両端部と中央部の間の任意の箇所）についても実際の温度を検出することができる。
【００９４】
そして、温度制御装置２０は、各スパイク熱電対１６ａ〜１６ｃの温度検出結果に基づいて各ヒーター１５ａ〜１５ｃ毎に個別の温度制御を行い、プロファイル熱電対４１を構成する各熱電対４１ａ〜４１ｃの温度検出結果に基づいて当該温度制御を補正した後に、プロファイル熱電対４２を構成する熱電対４２ａの温度検出結果に基づいて当該補正結果を再度補正する。
そのため、第３実施形態によれば、プロファイル熱電対４１を構成する各熱電対４１ａ〜４１ｃでは検出できないプロセスチューブ１１内の任意の箇所の温度をプロファイル熱電対４２で検出することにより、プロセスチューブ１１内の温度を最適に制御することができる。
【００９５】
その結果、第３実施形態では、図８の実線に示すように、炉奥１１ａおよび炉口１１ｂの近傍を除くプロセスチューブ１１内の温度がほぼ均一になり、各領域Ｅａ，Ｅｃにヒートブロックが形成されない。
従って、第３実施形態によれば、第１実施形態の前記［１−３］と同様に、各領域Ｅａ，Ｅｃを半導体ウェハが通過するとき半導体ウェハが高い温度に晒されないため、半導体ウェハの不良品を少なくして歩留まりを改善し生産性を向上させることができる。
【００９６】
［３−３］
第３実施形態によれば、プロファイル熱電対４２を作業員が手動で操作してプロセスチューブ１１内を移動させるため、複雑な機構（移送部材、ガイドレール、駆動部）を備えて装置全体が大がかりになる特許文献１の技術に比べて、はるかに低コストに実施することができる。
【００９７】
［別の実施形態］
ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００９８】
［１］
上記各実施形態では、温度検出に熱電対１６ａ〜１６ｃ，１７，３１，４１，４２を用いているが、各熱電対は温度を検出して電気信号に変換可能であればどの様な型式のセンサに置き換えてもよい。
尚、そのようなセンサには接触式と非接触式とがある。
接触式には、例えば、サーミスタ、抵抗温度計、熱雑音温度計、半導体温度計などがある。
非接触式には、例えば、放射温度計、光パイロメータ色温度計（光高温計）などがある。
【００９９】
［２］
上記各実施形態は、横型（水平型）のプロセスチューブ１１を用いる横型（水平型）の熱処理装置１０，３０，４０に適用したものであるが、本発明は横型熱処理装置に限らず、縦型（垂直型）のプロセスチューブを用いる縦型（垂直型）の熱処理装置に適用してもよい。
【０１００】
［３］
上記各実施形態は、半導体製造で用いられるウェハに適宜なガス雰囲気中で熱処理を施すための熱処理装置全般に適用してもよい。
尚、熱処理装置としては、例えば、熱拡散装置、熱酸化装置、リフロー装置、アニール装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置などがある。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態第１実施形態における横型熱処理装置１０の概略縦断面図。
【図２】第１実施形態におけるプロセスチューブ１１内の温度分布を示す特性図。
【図３】本発明を具体化した第２実施形態における横型熱処理装置３０の概略縦断面図。
【図４】第２実施形態におけるプロセスチューブ１１内の温度分布を示す特性図。
【図５】本発明を具体化した第３実施形態における横型熱処理装置４０の概略縦断面図。
【図６】横型熱処理装置４０の概略縦断面図。
【図７】横型熱処理装置４０の概略縦断面図。
【図８】第３実施形態におけるプロセスチューブ１１内の温度分布を示す特性図。
【符号の説明】
【０１０２】
１０，３０，４０…横型熱処理装置
１１…プロセスチューブ
１１ａ…炉奥（閉鎖端部）
１１ｂ…炉口（開放端部）
１２…ガス導入管１２
１３…排気ポート
１４…閉鎖蓋
１５ａ〜１５ｃ…ヒーター
１６ａ〜１６ｃ…スパイク熱電対
１７（１７ａ〜１７ｅ），３１（３１ａ〜３１ｃ），４１（４１ａ〜４１ｃ），４２（４２ａ）…プロファイル熱電対
１７ｆ，３１ｄ，４１ｄ，４２ｂ…保護管
１８，１９…測定装置
２０…温度制御装置
Ｅａ…第１領域
Ｅｂ…均熱領域
Ｅｃ…第２領域
Ｌａ…第１所定距離
Ｌｂ…第２所定距離
α，γ…境界部分
【図１】
2006245202.tif 000003
【図２】
2006245202.tif 000004
【図３】
2006245202.tif 000005
【図４】
2006245202.tif 000006
【図５】
2006245202.tif 000007
【図６】
2006245202.tif 000008
【図７】
2006245202.tif 000009
【図８】
2006245202.tif 000010